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JPH0821864B2 - High efficiency encoder - Google Patents
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JPH0821864B2 - High efficiency encoder - Google Patents

High efficiency encoder

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JPH0821864B2
JPH0821864B2 JP61110097A JP11009786A JPH0821864B2 JP H0821864 B2 JPH0821864 B2 JP H0821864B2 JP 61110097 A JP61110097 A JP 61110097A JP 11009786 A JP11009786 A JP 11009786A JP H0821864 B2 JPH0821864 B2 JP H0821864B2
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block
circuit
dynamic range
data
primary
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哲二郎 近藤
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  • Compression, Expansion, Code Conversion, And Decoders (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、ディジタルテレビジョン信号等の画像デ
ータを圧縮する高能率符号化装置に関する。
The present invention relates to a high-efficiency coding apparatus for compressing image data such as digital television signals.

〔発明の概要〕[Outline of Invention]

この発明では、ディジタルテレビジョン信号等の画像
データを伝送する際に適用される高能率符号化装置にお
いて、1画面が多数の2次元的又は3次元的な1次ブロ
ックに分割され、各1次ブロックのダイナミックレンジ
が検出され、このダイナミックレンジに応じたブロック
サイズの2次ブロックに1次ブロックが変換される。2
次ブロック毎に平均値が算出され、この平均値が量子化
され、ダイナミックレンジ情報と平均値のデータとが伝
送される。この発明に依れば、受信側における復元画像
の質を低下させずに、圧縮率を高くすることができる。
According to the present invention, in a high-efficiency coding apparatus applied when transmitting image data such as a digital television signal, one screen is divided into a large number of two-dimensional or three-dimensional primary blocks, each primary The dynamic range of the block is detected, and the primary block is converted into a secondary block having a block size according to this dynamic range. Two
An average value is calculated for each subsequent block, the average value is quantized, and dynamic range information and average value data are transmitted. According to the present invention, the compression rate can be increased without degrading the quality of the restored image on the receiving side.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

テレビジョン信号を符号化する場合、1画素当たりの
平均ビット数を小さくする方法として、1フィールドの
画面を微少なブロックに細分化して、ブロック毎の平均
値を伝送するブロック符号化が知られている。このブロ
ック符号化では、ブロックサイズを大きくし、1ブロッ
クに含まれる画素数を多くすれば、1画素当たりの平均
ビット数が小さくなり、圧縮率を高くすることができ
る。しかしながら、ブロックサイズを大きくすると、受
信側において得られる復元画像中に、輝度レベルの変化
の激しい所でブロック歪が目立つ欠点があった。
When encoding a television signal, as a method of reducing the average number of bits per pixel, block encoding is known in which a screen of one field is subdivided into minute blocks and the average value of each block is transmitted. There is. In this block coding, if the block size is increased and the number of pixels included in one block is increased, the average number of bits per pixel is decreased and the compression rate can be increased. However, when the block size is increased, there is a drawback that block distortion is conspicuous in the restored image obtained on the receiving side in a place where the luminance level changes drastically.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problems to be solved by the invention]

従来のブロック符号化では、輝度レベルの変化が激し
い所でも、ブロック歪が目立たないような大きさのブロ
ックサイズが選定されていた。従って、輝度レベルの変
化が小さい所では、必要以上にブロックサイズが大きく
なり、充分に圧縮率を高くすることができなかった。
In the conventional block coding, a block size is selected so that the block distortion is not noticeable even in a place where the luminance level changes drastically. Therefore, in a place where the change in the brightness level is small, the block size becomes larger than necessary, and the compression rate cannot be increased sufficiently.

従って、この発明の目的は、ブロック毎のダイナミッ
クレンジに適応したブロックサイズを可変することによ
り、ブロック歪を生じることなく、圧縮率を高くするこ
とができる高能率符号化装置を提供することにある。
Therefore, an object of the present invention is to provide a high-efficiency coding device capable of increasing the compression rate without causing block distortion by varying the block size adapted to the dynamic range of each block. .

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

この発明は、ディジタル画像信号の同一フィールド又
は連続する複数フィールドに属する領域からなる第1の
ブロック毎のダイナミックレンジDRを求めるダイナミッ
クレンジ検出回路3と、ダイナミックレンジDRと応じた
ブロックサイズを有する第2のブロックへ第1のブロッ
クを変換する2次ブロック化回路4と、第2のブロック
に含まれる画素データの平均値を算出する平均値検出回
路5と、平均値を量子化する量子化回路7と、ブロック
毎のダイナミックレンジDRを表す情報と量子化出力を送
出するフレーム化回路8からなる高能率符号化装置であ
る。
According to the present invention, a dynamic range detection circuit 3 for obtaining a dynamic range DR for each first block composed of regions belonging to the same field or a plurality of consecutive fields of a digital image signal, and a second block having a block size corresponding to the dynamic range DR Secondary block circuit 4 for converting the first block into a block, an average value detection circuit 5 for calculating the average value of the pixel data included in the second block, and a quantization circuit 7 for quantizing the average value. And a framing circuit 8 for transmitting information indicating the dynamic range DR of each block and a quantized output.

〔作用〕[Action]

ダイナミックレンジDRが非常に小さなブロックは、輝
度レベルの変化が殆ど無い画像であるから、第1のブロ
ックの平均値が量子化され、この量子化出力が伝送され
る。この場合では、第1のブロックと第2のブロックと
でブロックサイズが等しくなり、圧縮率が最も高い。ダ
イナミックレンジDRが大きくなることは、輝度レベルの
変化が大きくなることを意味するので、第2のブロック
のブロックサイズが小さくされ、第2のブロックの平均
値が量子化される。そして、ダイナミックレンジDRが非
常に大きいブロックは、輝度レベルの変化が激しい所の
画像のため、第1のブロックの全ての画素が量子化され
る。この全ての画素を量子化することは、第2のブロッ
クが1画素で構成されることを意味する。このように、
ブロックサイズをダイナミックレンジDRに適応して変え
ることにより、ブロック歪を生じることなく、圧縮率を
高くすることができる。
A block having a very small dynamic range DR is an image in which there is almost no change in the brightness level, so the average value of the first block is quantized and this quantized output is transmitted. In this case, the block sizes of the first block and the second block are equal, and the compression rate is the highest. Since the increase in the dynamic range DR means that the change in the brightness level increases, the block size of the second block is reduced and the average value of the second block is quantized. Then, since a block having a very large dynamic range DR is an image in a place where the luminance level changes drastically, all pixels of the first block are quantized. Quantizing all the pixels means that the second block is composed of one pixel. in this way,
By changing the block size adaptively to the dynamic range DR, the compression rate can be increased without causing block distortion.

〔実施例〕〔Example〕

以下、この発明の一実施例について図面を参照して説
明する。この発明は、下記の項目の順序でなされる。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. This invention is made in the following order of items.

a.送信側の構成 b.受信側の構成 c.ブロック及びブロック化回路 d.ダイナミックレンジ検出回路 e.量子化回路 f.変形例 a.送信側の構成 第1図は、この発明の送信側(記録側)の構成を全体
として示すものである。1で示す入力端子に例えば1サ
ンプルが8ビットに量子化されたディジタルテレビジョ
ン信号が入力される。このディジタルテレビジョン信号
が1次ブロック化回路2に供給される。
a. Configuration of transmitting side b. Configuration of receiving side c. Block and blocking circuit d. Dynamic range detection circuit e. Quantization circuit f. Modified example a. Configuration of transmitting side FIG. 1 shows the transmitting side of the present invention. The configuration of (recording side) is shown as a whole. A digital television signal in which, for example, one sample is quantized into 8 bits is input to an input terminal indicated by 1. This digital television signal is supplied to the primary blocking circuit 2.

1次ブロック化回路2により、入力ディジタルテレビ
ジョン信号が2次元の1次ブロック毎に連続する信号に
変換される。この実施例では、1ブロックが(8ライン
×8画素=64画素)の大きさとされている。1次ブロッ
ク化回路2の出力信号がダイナミックレンジ検出回路3
及び2次ブロック化回路4に供給される。この2次ブロ
ック化回路4の出力信号が平均値検出回路5に供給され
る。2次ブロック化回路4は、1次ブロック化回路2で
形成される1次ブロックを等しいブロックサイズ又はよ
り小さいブロックサイズの2次ブロックに変換する。こ
の2次ブロックが符号化の単位となる。2次ブロックの
ブロックサイズは、ダイナミックレンジ検出回路3から
のダイナミックレンジDRにより適応的に決定される。
The primary blocking circuit 2 converts an input digital television signal into a continuous signal for each two-dimensional primary block. In this embodiment, one block has a size of (8 lines × 8 pixels = 64 pixels). The output signal of the primary blocking circuit 2 is the dynamic range detection circuit 3
And to the secondary blocking circuit 4. The output signal of the secondary blocking circuit 4 is supplied to the average value detection circuit 5. The secondary blocking circuit 4 converts the primary block formed by the primary blocking circuit 2 into a secondary block having an equal block size or a smaller block size. This secondary block is a unit of coding. The block size of the secondary block is adaptively determined by the dynamic range DR from the dynamic range detection circuit 3.

ダイナミックレンジ検出回路3は、1次ブロック毎に
ダイナミックレンジDR及び最小値MINを検出する。平均
値検出回路5からのデータPDが減算回路6に供給され、
減算回路6において、最小値MINが除去されたデータPDI
が形成される。
The dynamic range detection circuit 3 detects the dynamic range DR and the minimum value MIN for each primary block. The data PD from the average value detection circuit 5 is supplied to the subtraction circuit 6,
The data PDI from which the minimum value MIN has been removed in the subtraction circuit 6.
Is formed.

一例として、2次ブロック化回路4では、次のよう
に、ダイナミックレンジDRに応じて2次ブロックのブロ
ックサイズが定められる。分割比は、1次ブロックに対
して定義され、圧縮率は、(2次ブロックのデータ数÷
1次ブロックの画素数(64))で定義される。
As an example, in the secondary blocking circuit 4, the block size of the secondary block is determined according to the dynamic range DR as follows. The division ratio is defined for the primary block, and the compression ratio is (the number of data in the secondary block ÷
It is defined by the number of pixels in the primary block (64).

つまり、ダイナミックレンジDRが非常に小さい時に
は、2次ブロックのブロックサイズが1次ブロックと等
しくされ、逆に、ダイナミックレンジDRが大きい時に
は、2次ブロックのブロックサイズが画素単位で構成さ
れる。上述のダイナミックレンジDRのスレッショルドレ
ベルは、後述するダイナミックレンジ適応形の符号化に
おけるスレッショルドレベルと一致しているが、両者を
必ずしも一致させる必要がない。
That is, when the dynamic range DR is very small, the block size of the secondary block is made equal to that of the primary block, and conversely, when the dynamic range DR is large, the block size of the secondary block is configured in pixel units. The threshold level of the dynamic range DR described above coincides with the threshold level in the dynamic range adaptive encoding described later, but it is not always necessary to make both coincide with each other.

平均値検出回路5は、2次ブロック毎の平均値を算出
する。ダイナミックレンジDRが非常に小さい時には、1
次ブロックの64個の画素データの平均値(8ビット)が
算出される。逆に、ダイナミックレンジDRが大きい時に
は、64個の画素データがそのまま平均値検出回路5から
出力される。この平均値検出回路5の出力が減算回路6
に供給される。減算回路6からの最小値除去後のデータ
PDIが量子化回路7に供給される。量子化回路7では、
上述のブロック毎のダイナミックレンジDRに適応したビ
ット数でもって、データPDIの量子化が行われる。
The average value detection circuit 5 calculates an average value for each secondary block. 1 when the dynamic range DR is very small
The average value (8 bits) of the 64 pixel data of the next block is calculated. On the contrary, when the dynamic range DR is large, 64 pieces of pixel data are directly output from the average value detection circuit 5. The output of the average value detection circuit 5 is the subtraction circuit 6
Is supplied to. Data after removal of the minimum value from the subtraction circuit 6
The PDI is supplied to the quantization circuit 7. In the quantization circuit 7,
The data PDI is quantized with the number of bits adapted to the dynamic range DR of each block.

この量子化回路7からの符号化コードDTがフレーム化
回路8に供給される。フレーム化回路8には、1次ブロ
ック毎の付加コードとして、ダイナミックレンジDR(8
ビット)及び最小値MIN(8ビット)が供給される。フ
レーム化回路8は、符号化コードDT及び上述の付加コー
ドに誤り訂正符号化の処理を施し、また同期信号を付加
する。フレーム化回路8の出力端子9に送信データが得
られ、この送信データがディジタル回線等の伝送路に送
出される。
The coded code DT from the quantization circuit 7 is supplied to the framing circuit 8. In the framing circuit 8, the dynamic range DR (8
Bit) and the minimum value MIN (8 bits). The framing circuit 8 performs error correction coding processing on the coded code DT and the above-mentioned additional code, and also adds a synchronization signal. Transmission data is obtained at the output terminal 9 of the framing circuit 8, and this transmission data is sent to a transmission line such as a digital line.

前述のように、符号化コードDTは、ブロック毎に可変
のビット数のものであるが、付加コード中のダイナミッ
クレンジDRからそのブロックの画素データのビット長が
一義的に定まる。従って、可変長符号を採用しているに
も拘らず、伝送データ中にデータの区切りを示す冗長な
コードを挿入する必要がない利点がある。
As described above, the encoded code DT has a variable number of bits for each block, but the bit length of the pixel data of the block is uniquely determined from the dynamic range DR in the additional code. Therefore, there is an advantage that it is not necessary to insert a redundant code indicating a data delimiter in the transmission data, although the variable length code is adopted.

b.受信側の構成 第2図は、受信(又は再生)側の構成を示す。入力端
子11からの受信データは、フレーム分解回路12に供給さ
れる。フレーム分解回路12により、符号化コードDTと付
加コードDR,MINとが分離されると共に、エラー訂正処理
がなされる。符号化コードDTが復号化回路13に供給さ
れ、ダイナミックレンジDRが復号化回路13、置換回路15
及び2次ブロック分解回路16に供給される。
b. Configuration on the receiving side FIG. 2 shows the configuration on the receiving (or reproducing) side. The received data from the input terminal 11 is supplied to the frame decomposition circuit 12. The frame decomposing circuit 12 separates the encoded code DT from the additional codes DR and MIN and performs error correction processing. The encoded code DT is supplied to the decoding circuit 13, and the dynamic range DR is the decoding circuit 13 and the replacement circuit 15.
And the secondary block decomposition circuit 16.

復号化回路13は、送信側の量子化回路7の処理と逆の
処理を行う。即ち、8ビットの最小レベル除去後のデー
タが代表レベルとして復合され、このデータと8ビット
の最小値MINとが加算回路14により加算され、元のデー
タが復号される。加算回路14の出力データが置換回路15
に供給される。置換回路15は、復号されたレベルを持つ
2次ブロックの画素データを形成する。
The decoding circuit 13 performs a process reverse to that of the quantization circuit 7 on the transmission side. That is, the data after the 8-bit minimum level is removed is combined as a representative level, and this data and the 8-bit minimum value MIN are added by the adder circuit 14 to decode the original data. The output data of the adder circuit 14 is replaced by the replacement circuit 15
Is supplied to. The replacement circuit 15 forms the pixel data of the secondary block having the decoded level.

置換回路15から2次ブロック毎の復号データが2次ブ
ロック分解回路16に供給される。2次ブロック分解回路
16は、送信側の2次ブロック化回路4と逆に、2次ブロ
ックの順番の復号データを1次ブロック毎の順番に変換
する。この2次ブロック分解回路16の出力データが1次
ブロック分解回路17に供給される。1次ブロック分解回
路17は、送信側の1次ブロック化回路2と逆に、1次ブ
ロックの順番のデータをテレビジョン信号の走査と同様
の順番に変換するための回路である。1次ブロック分解
回路17の出力端子18に復号されたテレビジョン信号が得
られる。
The decoded data for each secondary block is supplied from the replacement circuit 15 to the secondary block decomposition circuit 16. Secondary block decomposition circuit
Contrary to the secondary block forming circuit 4 on the transmission side, 16 converts the decoded data in the order of the secondary blocks into the order of each primary block. The output data of the secondary block decomposing circuit 16 is supplied to the primary block decomposing circuit 17. The primary block decomposing circuit 17 is a circuit for converting the data in the order of the primary block into the same order as the scanning of the television signal, contrary to the primary block forming circuit 2 on the transmitting side. The decoded television signal is obtained at the output terminal 18 of the primary block decomposition circuit 17.

c.ブロック及びブロック化回路 第3図を参照して、符号化の単位であるブロックにつ
いて説明する。この例では、1フィールドの画面を分割
することにより、第3図に示される(8ライン×8画
素)の2次元的な1次ブロックが多数形成される。第3
図において、実線は、奇数フィールドのラインを示し、
破線は、偶数フィールドのラインを示す。この例と異な
り、例えば4フレームの各フレームに属する4個の2次
元領域から構成された3次元ブロックに対してもこの発
明が適用できる。
c. Block and Blocking Circuit A block, which is a unit of coding, will be described with reference to FIG. In this example, by dividing the screen of one field, a large number of two-dimensional primary blocks of (8 lines × 8 pixels) shown in FIG. 3 are formed. Third
In the figure, the solid line indicates the odd field line,
Dashed lines indicate even field lines. Unlike this example, the present invention can be applied to, for example, a three-dimensional block including four two-dimensional regions belonging to each frame of four frames.

1次ブロック化回路2について第4図,第5図及び第
6図を参照して説明する。説明の簡単のため、1フィー
ルドの画面が第5図に示すように、(4ライン×8画
素)の構成と過程し、この画面が破線で示すように、垂
直方向に2分割され、水平方向に4分割され、(2ライ
ン×2画素)の8個のブロックが形成される場合につい
て説明する。
The primary blocking circuit 2 will be described with reference to FIGS. 4, 5, and 6. For the sake of simplicity of explanation, the screen of 1 field goes through the structure of (4 lines × 8 pixels) as shown in FIG. 5, and this screen is divided into two vertically and horizontally as shown by the broken line. A case will be described in which four blocks are divided into four to form eight blocks of (2 lines × 2 pixels).

第4図において、21で示す入力端子に第6図Aに示す
ように、(Th0〜Th3)の4ラインからなる入力データA
が供給され、22で示す入力端子に入力データAと同期し
ているサンプリングクロックB(第6図B)が供給され
る。数字の(1〜8)がラインTh0のサンプルデータを
夫々示し、数字の(11〜18)がラインTh1のサンプルデ
ータを夫々示し、数字の(21〜28)がラインTh2のサン
プルデータを夫々示し、数字の(31〜38)がラインTh3
のサンプルデータを夫々示す。入力データAがThの遅延
量の遅延回路23及び2Ts(Ts:サンプリング周期)の遅延
量の遅延回路24に供給される。また、サンプリングクロ
ックBが1/2分周回路27に供給される。
In FIG. 4, as shown in FIG. 6A, input data A consisting of 4 lines (Th 0 to Th 3 ) is applied to the input terminal indicated by 21.
And a sampling clock B (FIG. 6B) synchronized with the input data A is supplied to the input terminal indicated by 22. The numbers (1 to 8) indicate the sample data of the line Th 0 , the numbers (11 to 18) indicate the sample data of the line Th 1 , and the numbers (21 to 28) indicate the sample data of the line Th 2 . , And the numbers (31-38) are the line Th 3
The sample data of each is shown. The input data A is supplied to the delay circuit 23 having a delay amount of Th and the delay circuit 24 having a delay amount of 2Ts (Ts: sampling period). Further, the sampling clock B is supplied to the 1/2 frequency dividing circuit 27.

遅延回路24の出力信号C(第6図C)がスイッチ回路
25及び26の一方の入力端子に夫々供給され、遅延回路23
の出力信号D(第6図D)がスイッチ回路25及び26の他
方の入力端子に夫々供給される。スイッチ回路25は、1/
2分周回路27の出力信号E(第6図E)により制御さ
れ、また、スイッチ回路26はパルス信号Eがインバータ
28により反転されたパルス信号により制御される。スイ
ッチ回路25及び26は、2Ts毎に交互に入力信号(C又は
D)を選択する。スイッチ回路25からの出力信号Fが第
6図Fに示され、スイッチ回路26からの出力信号Gが第
6図Gに示される。
The output signal C of the delay circuit 24 (FIG. 6C) is a switch circuit.
The delay circuit 23 is supplied to one of the input terminals of 25 and 26, respectively.
Output signal D (FIG. 6D) is supplied to the other input terminals of the switch circuits 25 and 26, respectively. The switch circuit 25 is 1 /
Controlled by the output signal E of the divide-by-2 circuit 27 (Fig. 6E), the switch circuit 26 outputs the pulse signal E as an inverter.
It is controlled by the pulse signal inverted by 28. The switch circuits 25 and 26 alternately select the input signal (C or D) every 2Ts. The output signal F from the switch circuit 25 is shown in FIG. 6F, and the output signal G from the switch circuit 26 is shown in FIG. 6G.

スイッチ回路25の出力信号Fがスイッチ回路29の第1
の入力端子及び4Tsの遅延量を有する遅延回路30に供給
される。スイッチ回路26の出力信号Gが2Tsの遅延量を
有する遅延回路31に供給される。遅延回路30の出力信号
H(第6図H)がスイッチ回路29の第3の入力端子に供
給される。遅延回路31の出力信号I(第6図I)がスイ
ッチ回路29の第2の入力端子及び4Tsの遅延量を有する
遅延回路32に供給される。遅延回路32の出力信号J(第
6図J)がスイッチ回路29の第4の入力端子に供給され
る。
The output signal F of the switch circuit 25 is the first signal of the switch circuit 29.
Input terminal and a delay circuit 30 having a delay amount of 4 Ts. The output signal G of the switch circuit 26 is supplied to the delay circuit 31 having a delay amount of 2Ts. The output signal H of the delay circuit 30 (FIG. 6H) is supplied to the third input terminal of the switch circuit 29. The output signal I (FIG. 6I) of the delay circuit 31 is supplied to the second input terminal of the switch circuit 29 and the delay circuit 32 having a delay amount of 4Ts. The output signal J (FIG. 6J) of the delay circuit 32 is supplied to the fourth input terminal of the switch circuit 29.

1/2分周回路33には、1/2分周回路27の出力信号が供給
され、出力信号K(第6図K)が形成される。この信号
Kによってスイッチ回路29が制御され、4Ts毎に第1,第
2,第3及び第4の入力端子が順次選択される。従って、
スイッチ回路29から出力端子34に取り出される信号L
は、第6図Lに示すものとなる。つまり、データのフィ
ールド毎の順序がブロック毎の順序(例えば1→2→11
→12)に変換される。勿論、1フィールドの実際の画素
数は、第5図に示される例と異なってはるかに多いが、
上述と同様の走査変換によって、第3図に示すブロック
毎の順序に変換される。
The output signal of the 1/2 divider circuit 27 is supplied to the 1/2 divider circuit 33, and the output signal K (K in FIG. 6) is formed. The switch circuit 29 is controlled by the signal K, and the first and second switching is performed every 4Ts.
The second, third and fourth input terminals are sequentially selected. Therefore,
Signal L output from switch circuit 29 to output terminal 34
Is as shown in FIG. 6L. That is, the order of each field of data is the order of each block (for example, 1 → 2 → 11).
→ Converted to 12). Of course, the actual number of pixels in one field is much larger than the example shown in FIG. 5,
By the same scan conversion as described above, conversion is performed in the order of each block shown in FIG.

2次ブロック化回路4は、互いに異なるブロックサイ
ズにブロック化する上述の1次ブロック化回路2と同様
の構成を有する複数のブロック化回路を備え、このブロ
ック化回路の出力をダイナミックレンジDRに応じて切り
替える構成を有している。
The secondary blocking circuit 4 is provided with a plurality of blocking circuits having the same configuration as the above-described primary blocking circuit 2 that blocks into different block sizes, and outputs the blocking circuit according to the dynamic range DR. It has a configuration to switch.

ダイナミックレンジDRが非常に小さい時には、2次ブ
ロックのブロックサイズが1次ブロックのそれと等しく
され、ダイナミックレンジDRが小さい時には、第7図A
に示すように、1次ブロックが(4ライン×4画素)の
2次ブロックに4分割され、ダイナミックレンジDRが中
程度の時には、第7図Bに示すように、1次ブロックが
(2ライン×2画素)の2次ブロックに16分割され、ダ
イナミックレンジDRが大きい時には、1次ブロックの各
画素が2次ブロックとされる。従って、2次ブロック化
回路4は、第7図A及び第7図Bに夫々示すようなブロ
ック化を行うものである。平均値検出回路5において、
2次ブロック毎の平均値が算出される。但し、ダイナミ
ックレンジDRが大きい時には、平均値でなく、各画素デ
ータ自体が減算回路6に出力される。
When the dynamic range DR is very small, the block size of the secondary block is made equal to that of the primary block, and when the dynamic range DR is small, FIG.
As shown in FIG. 7, when the primary block is divided into four secondary blocks of (4 lines × 4 pixels) and the dynamic range DR is medium, as shown in FIG. When the dynamic range DR is large, each pixel of the primary block is a secondary block. Therefore, the secondary blocking circuit 4 performs blocking as shown in FIGS. 7A and 7B, respectively. In the average value detection circuit 5,
The average value for each secondary block is calculated. However, when the dynamic range DR is large, each pixel data itself, not the average value, is output to the subtraction circuit 6.

d.ダイナミックレンジ検出回路 第8図は、ダイナミックレンジ検出回路3の一例の構
成を示す。41で示される入力端子には、ブロック化回路
2から前述のように、1次ブロック毎に画像データが順
次供給される。この入力端子41からのデータは、選択回
路42及び選択回路43に供給される。一方の選択回路42
は、入力データとラッチ44の出力データとの間で、より
レベルの大きい方を選択して出力する。他方の選択回路
43は、入力データとラッチ45の出力データとの間で、よ
りレベルの小さい方を選択して出力する。
d. Dynamic Range Detection Circuit FIG. 8 shows an example of the configuration of the dynamic range detection circuit 3. Image data is sequentially supplied to the input terminal indicated by 41 from the blocking circuit 2 for each primary block as described above. The data from the input terminal 41 is supplied to the selection circuit 42 and the selection circuit 43. One selection circuit 42
Selects between the input data and the output data of the latch 44, whichever has the larger level, and outputs the selected one. Other selection circuit
43 selects and outputs the one having a smaller level between the input data and the output data of the latch 45.

選択回路42の出力データが減算回路46に供給されると
共に、ラッチ44に取り込まれる。選択回路43の出力デー
タが減算回路46及びラッチ48に供給されると共に、ラッ
チ45に取り込まれる。ラッチ44及び45には、ラッチパル
スが制御部49から供給される。制御部49には、入力デー
タと同期するサンプリングクロック,同期信号等のタイ
ミング信号が端子50から供給される。制御部49に、ラッ
チ44,45及びラッチ47,48にラッチパルスを所定のタイミ
ングで供給する。
The output data of the selection circuit 42 is supplied to the subtraction circuit 46 and is also captured by the latch 44. The output data of the selection circuit 43 is supplied to the subtraction circuit 46 and the latch 48, and is also captured by the latch 45. A latch pulse is supplied from the control unit 49 to the latches 44 and 45. Timing signals such as a sampling clock and a synchronization signal that are synchronized with the input data are supplied to the control unit 49 from the terminal 50. Latch pulses are supplied to the control unit 49 to the latches 44 and 45 and the latches 47 and 48 at a predetermined timing.

各1次ブロックの最初のタイミングで、ラッチ44及び
45の内容が初期設定される。ラッチ44には、全て‘0'の
データが初期設定され、ラッチ45には、全て‘1'のデー
タが初期設定される。順次供給される同一の1次ブロッ
クの画素データの中で、最大レベルがラッチ44に貯えら
れる。また、順次供給される同一の1次ブロックの画素
データの中で、最小レベルがラッチ45に貯えられる。
At the first timing of each primary block, latch 44 and
The contents of 45 are initialized. All of the data of "0" is initialized to the latch 44, and all of the data of "1" is initialized to the latch 45. The maximum level is stored in the latch 44 among the pixel data of the same primary block sequentially supplied. In addition, the minimum level is stored in the latch 45 among the pixel data of the same primary block sequentially supplied.

最大レベル及び最小レベルの検出が1ブロックに関し
て終了すると、選択回路42の出力に当該1次ブロックの
最大レベルが生じる。一方、選択回路43の出力に当該1
次ブロックの最小レベルが生じる。1個の1次ブロック
に関しての検出が終了すると、ラッチ44及び45が再び初
期設定される。
When the detection of the maximum level and the minimum level is completed for one block, the maximum level of the primary block occurs at the output of the selection circuit 42. On the other hand, the output of the selection circuit 43
The minimum level of the next block occurs. Latches 44 and 45 are re-initialized upon completion of detection for one primary block.

減算回路46の出力には、選択回路42からの最大レベル
MAX及び選択回路43からの最小レベルMINを減算してなる
各1次ブロックのダイナミックレンジDRが得られる。こ
れらのダイナミックレンジDR及び最小レベルMINが制御
部49からのラッチパルスにより、ラッチ47及び48に夫々
ラッチされる。ラッチ47の出力端子51に各1次ブロック
のダイナミックレンジDRが得られ、ラッチ48の出力端子
52に各1次ブロックの最小値MINが得られる。
The output of the subtraction circuit 46 is the maximum level from the selection circuit 42.
The dynamic range DR of each primary block obtained by subtracting MAX and the minimum level MIN from the selection circuit 43 is obtained. The dynamic range DR and the minimum level MIN are latched in the latches 47 and 48 by the latch pulse from the control unit 49. The dynamic range DR of each primary block is obtained at the output terminal 51 of the latch 47, and the output terminal of the latch 48
At 52, the minimum value MIN of each primary block is obtained.

e.量子化回路 量子化回路7は、ダイナミックレンジDRに適応した可
変長の符号化を行う。第9図は、量子化回路7の一例を
示す。第9図において、55で示すROMには、最小値除去
後のデータPDI(8ビットの画素データ又は8ビットの
平均値データ)を圧縮されたビット数に変換するための
データ変換テーブルが格納されている。ROM55に対し
て、入力端子56からのダイナミックレンジDRと入力端子
57からのデータPDIとがアドレス信号として供給され
る。
e. Quantization circuit The quantization circuit 7 performs variable-length coding adapted to the dynamic range DR. FIG. 9 shows an example of the quantization circuit 7. In FIG. 9, the ROM indicated by 55 stores a data conversion table for converting the data PDI after the minimum value removal (8-bit pixel data or 8-bit average value data) into a compressed bit number. ing. For ROM55, dynamic range DR from input terminal 56 and input terminal
The data PDI from 57 is supplied as an address signal.

ROM55では、ダイナミックレンジDRの大きさによりデ
ータ変換テーブルが選択され、出力端子58に5ビットの
符号化データDTが取り出される。ダイナミックレンジDR
に応じて、符号化データDTのビット数が0ビット〜5ビ
ットの範囲で変化する。従って、ROM55から出力された
コードの中で有効なビット長が変化する。フレーム化回
路8において、有効なビットが選択される。
In the ROM 55, the data conversion table is selected according to the size of the dynamic range DR, and the 5-bit encoded data DT is taken out to the output terminal 58. Dynamic range DR
Accordingly, the number of bits of the encoded data DT changes within the range of 0 bit to 5 bits. Therefore, the effective bit length changes in the code output from the ROM 55. In the framing circuit 8, a valid bit is selected.

第10図は、上述の量子化回路7によりなされるダイナ
ミックレンジに適応した可変なビット長の符号化の説明
に用いるものである。この符号化は、最小値が除去され
たデータPDIを代表レベルに変換する処理である。この
量子化の際に生じる量子化歪の許容できる最大値(最大
歪と称する。)が所定の値例えば4とされる。
FIG. 10 is used for explaining the variable bit length coding adapted to the dynamic range, which is performed by the quantizing circuit 7. This encoding is a process of converting the data PDI from which the minimum value has been removed into a representative level. The allowable maximum value of the quantization distortion (referred to as maximum distortion) that occurs during this quantization is set to a predetermined value, for example 4.

第10図Aは、ダイナミックレンジDRが8の場合を示
す。(DR=8)の場合では、中央のレベル4が代表レベ
ルL0とされ、(最大歪E=4)となる。つまり、(0≦
DR≦8)の時には、ダイナミックレンジの中央のレべル
が代表レベルとされ、量子化されたデータを伝送する必
要がない。従って、必要とされるビット長が0である。
受信側では、ブロックの最小値MIN及びダイナミックレ
ンジDRから代表レベルL0を復元値とする復号がなされ
る。
FIG. 10A shows the case where the dynamic range DR is 8. In the case of (DR = 8), the central level 4 is the representative level L0, and the maximum distortion E = 4. That is, (0 ≦
When DR ≦ 8), the central level of the dynamic range is set to the representative level, and it is not necessary to transmit quantized data. Therefore, the required bit length is 0.
On the receiving side, decoding is performed with the representative level L0 as the restoration value from the minimum value MIN of the block and the dynamic range DR.

第10図Bは、(DR=17)の場合を示し、代表レベルが
(L0=4)(L1=13)と夫々定められ、最大歪Eが4と
なる。2個の代表レベルL0,L1があるので、ビット長が
1となる。(9≦DR≦17)の場合には、ビット長が1で
ある。最大歪Eは、ダイナミックレンジDRが狭いほど小
となる。
FIG. 10B shows the case of (DR = 17), the representative level is set to (L0 = 4) (L1 = 13), and the maximum distortion E is 4. Since there are two representative levels L0 and L1, the bit length is 1. In the case of (9 ≦ DR ≦ 17), the bit length is 1. The maximum distortion E becomes smaller as the dynamic range DR is narrower.

第10図Cは、(DR=35)の場合を示し、代表レベルが
(L0=4)(L1=13)(L2=22)(L3=31)と夫々定め
られ、(E=4)である。4個の代表レベルL0〜L3があ
るので、ビット長が2となる。(18≦DR≦35)の場合に
は、ビット長が2とされる。
FIG. 10C shows the case of (DR = 35), and the representative levels are defined as (L0 = 4) (L1 = 13) (L2 = 22) (L3 = 31), respectively, and (E = 4) is there. Since there are four representative levels L0 to L3, the bit length is 2. In the case of (18 ≦ DR ≦ 35), the bit length is 2.

(36≦DR≦71)の場合では、8個の代表レベル(L0〜
L7)が用いられる。第10図Dは、(DR=71)の場合を示
し、代表レベルが(L0=4)(L1=13)(L2=22)(L3
=31)(L4=40)(L5=49)(L6=58)(L7=67)と夫
々定められる。8個の代表レベルL0〜L7の区別のため
に、必要なビット長は、3である。
In the case of (36 ≦ DR ≦ 71), eight representative levels (L0-
L7) is used. FIG. 10D shows the case of (DR = 71), and the representative levels are (L0 = 4) (L1 = 13) (L2 = 22) (L3
= 31) (L4 = 40) (L5 = 49) (L6 = 58) (L7 = 67). The required bit length is 3 in order to distinguish the eight representative levels L0 to L7.

(72≦DR≦143)の場合では、16個の代表レベル(L0
〜L15)が用いられる。第10図Eは、(DR=143)の場合
を示し、代表レベルが(L8=76)(L9=85)(L10=9
4)(L11=103)(L12=112)(L13=121)(L14=13
0)(L15=139)(L0〜L7は、上記の値と同じ)と定め
られる。16個の代表レベル(L0〜L15)の区別のため
に、4ビットが必要である。
In the case of (72 ≤ DR ≤ 143), 16 representative levels (L0
~ L15) is used. FIG. 10E shows the case of (DR = 143), and the representative level is (L8 = 76) (L9 = 85) (L10 = 9).
4) (L11 = 103) (L12 = 112) (L13 = 121) (L14 = 13
0) (L15 = 139) (L0 to L7 are the same as the above values). Four bits are required to distinguish 16 representative levels (L0 to L15).

(144≦DR≦287)の場合では、32個の代表レベル(L0
〜L31)が用いられる。第10図Fは、(DR=287)の場合
を示し、代表レベルが(L16=148)(L17=157)(L18
=166)(L19=175)・・・・・(L27=247)(L28=25
6)(L29=265)(L30=274)(L31=283)(L0〜L15
は、上記の値と同じ)と定められる。32個の代表レベル
(L0〜L31)の区別のために、5ビットが必要である。
実際には、入力画素データが8ビットで量子化されてい
るので、ダイナミックレンジDRの最大値が255であり、
代表レベル(L28〜L31)に量子化されることがない。
In the case of (144 ≦ DR ≦ 287), 32 representative levels (L0
~ L31) is used. FIG. 10F shows the case of (DR = 287), and the representative level is (L16 = 148) (L17 = 157) (L18
= 166) (L19 = 175) (L27 = 247) (L28 = 25)
6) (L29 = 265) (L30 = 274) (L31 = 283) (L0 ~ L15
Is the same as the value above). Five bits are required to distinguish 32 representative levels (L0 to L31).
Actually, since the input pixel data is quantized with 8 bits, the maximum value of the dynamic range DR is 255,
It is not quantized to the representative level (L28 to L31).

1ブロック内のテレビジョン信号が水平方向,垂直方
向の2次元方向並びに時間方向に関する3次元的な相関
を有しているので、定常部では、同一のブロックに含ま
れる画素データのレベルの変化幅は、小さい。従って、
ブロック内の画素データが共有する最小レベルMINを除
去した後のデータDTIのダイナミックレンジを元の量子
化ビット数より少ない量子化ビット数により量子化して
も、量子化歪は、殆ど生じない。量子化ビット数を少な
くすることにより、データの伝送帯域幅を元のものより
狭くすることができる。
Since the television signals in one block have a three-dimensional correlation in the horizontal and vertical two-dimensional directions and in the time direction, in the steady part, the variation range of the level of the pixel data included in the same block. Is small. Therefore,
Even if the dynamic range of the data DTI after removing the minimum level MIN shared by the pixel data in the block is quantized with a quantization bit number smaller than the original quantization bit number, quantization distortion hardly occurs. By reducing the number of quantization bits, the data transmission bandwidth can be made narrower than the original transmission bandwidth.

f.変形例 ダイナミックレンジに適応した符号化を行う場合、例
えばダイナミックレンジを4分割して4個の代表レベル
に量子化する場合、第11図に示すように、代表レベルと
して最小値MIN及び最大値MAXと一致するものを用いても
良い。また、可変長の符号化の場合、代表レベルを各ビ
ット長に対して固定の値としても良い。更に、ビット長
が固定のダイナミックレンジ適応形の符号化を用いても
良い。より更に、この発明では、ダイナミックレンジ適
応形の符号化方法以外の高能率符号化方法を組み合わせ
ても良い。
f. Modified example When performing coding adapted to the dynamic range, for example, when the dynamic range is divided into four and quantized into four representative levels, as shown in FIG. 11, the minimum value MIN and the maximum value are set as the representative levels. A value that matches the value MAX may be used. Further, in the case of variable length encoding, the representative level may be a fixed value for each bit length. Further, dynamic range adaptive coding with a fixed bit length may be used. Furthermore, in the present invention, a high efficiency coding method other than the dynamic range adaptive coding method may be combined.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

この発明では、輝度レベルの変化幅の小さい定常部で
は、2次ブロックのブロックサイズを大きくし、且つ平
均値を伝送し、また、輝度レベルの変化幅の中間の部分
では、2次ブロックのブロックサイズを小さくし、且つ
平均値を伝送し、更に、輝度レベルの変化幅が大きい部
分では、画素毎のデータを伝送している。従って、ブロ
ック歪のような受信画像の劣化を生じることなく、伝送
すべきデータの量を大幅に圧縮することができる。
According to the present invention, the block size of the secondary block is increased and the average value is transmitted in the steady part where the change width of the brightness level is small, and the block of the secondary block is transmitted in the middle part of the change range of the brightness level. The size is reduced, the average value is transmitted, and further, the data for each pixel is transmitted in the portion where the change width of the brightness level is large. Therefore, the amount of data to be transmitted can be significantly reduced without causing deterioration of the received image such as block distortion.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図はこの発明の一実施例のブロック図、第2図は受
信側の構成を示すブロック図、第3図は符号化の処理の
単位であるブロックの説明に用いる略線図、第4図,第
5図及び第6図はブロック化回路の構成の一例,その説
明のための略線図及びタイミングチャート、第7図は2
次ブロック化の説明のための略線図、第8図はダイナミ
ックレンジ検出回路の一例のブロック図、第9図は量子
化回路の一例のブロック図、第10図及び第11図は夫々量
子化の一例及び他の例の説明に用いる略線図である。 図面における主要な符号の説明 1:ディジタルテレビジョン信号の入力端子、2:1次ブロ
ック化回路、3:ダイナミックレンジ検出回路、4:2次ブ
ロック化回路、5:平均値検出回路、7:量子化回路、8:フ
レーム化回路。
FIG. 1 is a block diagram of an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a receiving side, and FIG. 3 is a schematic diagram used for explaining a block which is a unit of encoding processing. FIG. 5, FIG. 5 and FIG. 6 show an example of the configuration of the blocking circuit, schematic diagrams and timing charts for explaining it, and FIG.
FIG. 8 is a schematic diagram for explaining the next block formation, FIG. 8 is a block diagram of an example of a dynamic range detection circuit, FIG. 9 is a block diagram of an example of a quantization circuit, and FIGS. 10 and 11 are quantizations respectively. It is an approximate line figure used for explanation of an example and other examples. Description of main symbols in the drawings 1: Digital television signal input terminal, 2: Primary blocking circuit, 3: Dynamic range detection circuit, 4: Secondary blocking circuit, 5: Average value detection circuit, 7: Quantum Conversion circuit, 8: Frame conversion circuit.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 G10L 9/18 H ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Internal reference number FI technical display location G10L 9/18 H

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】ディジタル画像信号の同一フィールド又は
連続する複数フィールドに属する領域からなる第1のブ
ロック毎のダイナミックレンジを求める手段と、 上記ダイナミックレンジと応じたブロックサイズを有す
る第2のブロックへ上記第1のブロックを変換する手段
と、 上記第2のブロックに含まれる画素データの平均値を算
出する手段と、 上記平均値を量子化する手段と、 上記ブロック毎のダイナミックレンジを表す情報と上記
量子化出力を送出する手段と からなることを特徴とする高能率符号化装置。
1. A means for obtaining a dynamic range for each first block consisting of areas belonging to the same field or a plurality of consecutive fields of a digital image signal, and to a second block having a block size corresponding to the dynamic range. Means for converting the first block, means for calculating the average value of the pixel data included in the second block, means for quantizing the average value, information indicating the dynamic range for each block, and the above A high-efficiency encoding device comprising means for transmitting a quantized output.
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